Novo painel de dessalinização solar de Chunlei Guo usa água do mar real

Painéis de dessalinização solar - dispositivos que aproveitam a luz do sol para transformar água do mar em água potável - vêm mostrando potencial há anos.

Mesmo assim, quase todos funcionavam com um substituto: água comum misturada com sal de cozinha. A água do oceano de verdade tende a entupir e danificar as superfícies desses sistemas.

Agora, um painel criado em um laboratório em Nova York opera com água do mar real. Ele se mantém limpo sozinho, não gera resíduos tóxicos e ainda transforma o sal restante em algo que vale a pena recolher.

Um problema salgado

A dessalinização moderna se apoia principalmente em duas abordagens. A osmose reversa empurra a água do mar por filtros muito finos, enquanto a destilação a ferve para separar o vapor. Em ambos os casos, o consumo de energia é enorme.

Cada método também deixa um subproduto chamado salmoura - uma mistura de sal e produtos químicos muito mais salgada do que o mar. Em geral, a maior parte é devolvida ao oceano, onde afunda, reduz o oxigénio disponível e prejudica a vida marinha.

Há anos, cientistas procuram uma alternativa mais limpa. Um grupo acredita conseguir eliminar a salmoura por completo. O trabalho acontece no laboratório de Chunlei Guo, professor de ótica da University of Rochester.

Painel de dessalinização solar

À primeira vista, o painel de Guo parece quase comum. Trata-se de uma folha fina de alumínio, escurecida e marcada com ranhuras microscópicas por um laser de pulsos rápidos. Essa superfície absorve praticamente toda a luz solar que incide sobre ela.

As ranhuras fazem uma película fina de água do mar subir contra a gravidade. Conforme essa película se espalha e aquece, ela evapora; o vapor, por sua vez, é arrefecido e convertido em água potável. O sal fica para trás.

O diferencial está em onde esse sal acaba. A região central tratada capta luz e movimenta a água, enquanto as bordas sem tratamento recolhem o que sobra e empurram o sal para fora. Assim, nada forma uma crosta sobre a área de trabalho.

Por que usar água do mar real

Projetos solares anteriores iam muito bem em testes de laboratório, mas a maioria usava um atalho. Eles trabalhavam com água do mar simulada, que cria grãos porosos pelos quais a água ainda consegue passar. A água do oceano, porém, é uma mistura bem mais problemática.

Ao coletar água diretamente do mar, magnésio e cálcio vêm juntos. Esses minerais podem endurecer e formar uma crosta que a água não atravessa. Em painéis mais antigos, essa crosta entupia a superfície e estrangulava o processo.

Para contornar isso, a equipa de Guo esculpiu ranhuras mais profundas e mais largas, fazendo a água salgada fluir com força suficiente para dissolver os cristais e varrê-los para as extremidades. A mudança parece pequena, mas o impacto não foi.

O efeito anel de café

O mecanismo de autolimpeza se apoia em uma mancha que muita gente conhece. Quando uma gota de café seca, o líquido flui para a borda e arrasta partículas, formando um anel escuro no contorno. Guo explicou de forma direta.

“Se você derrubar café em uma superfície, eventualmente a água evapora e sobra um anel na borda externa que é o café concentrado em partículas”, disse Guo.

A hipótese é que esse fluxo em direção às bordas carrega o sal para longe da área funcional do painel. Depois, entra em ação um segundo fenómeno, conhecido como rastejamento do sal.

Nas extremidades, os cristais puxam água salgada para cima, dissolvendo e recristalizando um pouco mais para fora a cada ciclo. Observando ao microscópio, os pesquisadores viram essa fronteira avançar para o exterior, enquanto o centro permanecia limpo.

O sal vira um recurso

Como o sal sai na forma de cristais secos - e não como salmoura líquida - ele deixa de ser resíduo e passa a ser um produto. O painel recupera quase todo o sal, e a remoção é feita raspando manualmente as bordas.

Esse pó é uma mistura de elementos. Nos testes, o sódio representou a maior parte, com traços de magnésio, cálcio e potássio. Também apareceram quantidades muito pequenas de ouro, césio e urânio.

Com um ajuste, os mesmos painéis conseguiram extrair lítio - o metal presente em baterias recarregáveis - de água salgada. No Great Salt Lake, em Utah, a equipa recuperou cerca de metade do lítio disponível.

Sob luz solar

Demonstrações em laboratório são uma coisa. Para provar o desempenho no mundo real, o grupo operou o painel sem parar por uma semana usando água do oceano de verdade. A produção se manteve estável, e a superfície continuou desobstruída.

Eles não ficaram em uma única amostra. Água dos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico apresentou o mesmo comportamento. Em todos os casos, a água produzida ficou limpa o suficiente para beber, bem abaixo dos limites estabelecidos por autoridades de saúde.

Um teste no telhado reforçou o resultado. Um pedaço com aproximadamente o tamanho de um selo postal, deixado ao sol por nove horas, gerou cerca de 10 mililitros de água doce e uma pequena pitada de sal.

Olhando além do laboratório

Até aqui, os painéis de dessalinização solar sofriam com um problema de credibilidade. Eles funcionavam com água salgada preparada em laboratório, mas travavam com água do mar real. Este modelo fecha essa lacuna - entra água do oceano de verdade, não sai salmoura.

O ganho prático é claro. Cidades costeiras com pouca água poderiam usar painéis baratos, sem químicos e sem escoamento tóxico. O sal raspado das bordas vira um recurso - incluindo lítio.

Por enquanto, os painéis ainda são pequenos e feitos à mão, mas Guo afirmou que o desenho deve escalar com facilidade. Se isso se confirmar, uma única tecnologia pode aliviar duas pressões: a procura por água limpa e a busca por minerais sustentáveis.